一種混凝土及其生產方法與流程

2023-07-26 22:00:06 1

本發明涉及建築施工技術領域，具體涉及一種混凝土及其生產方法。

背景技術：

混凝土，簡稱為「砼」，是指由膠凝材料將集料膠結成整體的工程複合材料的統稱。通常講的混凝土一詞是指用水泥作膠凝材料，砂、石作集料，與水(可含外加劑和摻合料)按一定比例配合，經攪拌而得的水泥混凝土。普通高強混凝土抗折強度較差，抗折與抗壓強度比值大都在1/8-1/20，且普通混凝土抗壓強度一般不超過60MPa。

RPC混凝土，就是活性粉末混凝土(reactive powder concrete)，它是90年代中期法國Bouygues公司Richard等人研製出的具有超高強度、高、高耐久性且體積穩定性良好的水泥基複合材料，它具體是通過如下方式獲得：以細砂為骨料，摻入大量矽灰等礦物摻合料、高效減水劑以及微細鋼纖維，薄弱的界面得到大幅度加強，使斷裂能提高兩個數量級以上。RPC混凝土雖然具有高的強度和韌度，但是其養護條件極為苛刻(需要採用100℃以上的蒸汽進行養護)，大大限制了其應用範圍。

現有技術中混凝土種類比較多，詳見如下：

申請號為201410555971.2的發明申請公開了一種混凝土，其由水泥、中砂、骨料、加強纖維、外加劑和水混合而成，所述各組份質量份如下：水泥300-450份；中砂650-800份；骨料780-900份；加強纖維10-20份；外加劑4-8份；水180份-200份；所述外加劑由聚羧酸系減水劑35份、矽烷偶聯劑6份、聚乙烯吡咯烷酮3份、碳化矽2份、二氧化矽包覆二氧化鈦8份、明膠粉5份、膨潤土12份、納米碳粉10份、葡萄糖酸鈉4份、醋酸酯苯酚4份混合而成。

申請號為201410322447.0的發明申請公開了一種混凝土，包括以下原料：水泥、砂、碎石、廢棄物煅燒料、外加劑和水，所述廢棄物煅燒料經過以下方法製得：將廢混凝土和廢磚按照10：3的質量比混合，破碎、研磨成小於30mm的碎粉，備用；將碎粉放入水中，泡2-3天，然後取出烘乾；將烘乾的碎粉在1000-1100℃下煅燒4-5h，冷卻後進行研磨、篩分，分別取粒徑為0.15-3mm和5-10mm的煅燒產物，為廢棄物煅燒料。

申請號為201410159369.7的發明專利公開了一種混凝土，包括常規配比的砂、碎石和水泥，所述水泥為防裂複合水泥，按重量份計，該防裂複合水泥包括：普通矽酸鹽水泥100份；鐵粉5～20份；亞硫酸鈉粉0.5～1.5份；粉煤灰10～30份。

以上混凝土存在抗壓強度低或不耐久或低韌性或功能專一性等特點，還是不能滿足現實的使用需求。綜上所述，行業內急需一種便於養護且具有高抗壓強度、高耐久性、高韌性以及低孔隙率的混凝土以解決現有技術中存在的問題。

技術實現要素：

本發明的第一目的在於提供便於養護且具有高抗壓強度、高耐久性、高韌性以及低孔隙率的混凝土，具體技術方案如下：

一種混凝土，以重量份數計其原料包含以下組分：

水泥20.6-25.5份 石英砂51.75-55份 聚羧酸減水劑粉劑0.13-2.0份

活性摻合料6-8.32份 高分子材料0.06-0.07份 U型膨脹劑1.5-2.32份

鋼纖維混合料6-8份 水7.19-8.12份。

以上技術方案中優選的，所述石英砂由10-20目的石英砂、20-40目的石英砂、40-70目的石英砂以及70-120目的石英砂以重量份數計按照17.08-20：24.5-26：3-9：3-5的配比混合而成；

所述活性摻合料由超細矽粉、矽粉以及礦粉以重量份數計按照0.93-1：4-5.12：1-2.27的配比混合而成，其中所述超細矽粉為粒度大於等於1500目的超細矽粉，所述矽粉中二氧化矽的含量大於94％，所述礦粉的型號為S115；

所述高分子材料由消泡劑和纖維素以重量份數計按照0.05：0.01-0.02的配比混合而成，其中，所述消泡劑的型號為P803；所述纖維素醚的粘度為400cP；

所述鋼纖維混合料由端鉤型鋼釺維和鍍銅鋼纖維以重量份數計按照1-3：5-6.17的配比混合而成，其中，所述端鉤型鋼纖維的直徑為0.6mm，其長度為30mm，其抗拉強度大於1200MPa；所述鍍銅鋼纖維的直徑為0.18-22mm，其長度為12-13mm，其抗拉強度大於2900MPa。

以上技術方案中優選的，以重量份數計其原料包含以下組分：

水泥22.28份 石英砂51.75份 聚羧酸減水劑粉劑0.13份

活性摻合料8.32份 高分子材料0.06份 U型膨脹劑2.32份

鋼纖維混合料7.75份 水7.38份；

所述石英砂由10-20目的石英砂、20-40目的石英砂、40-70目的石英砂以及70-120目的石英砂以重量份數計按照17.08：24.88：6.22：3.57的配比混合而成；

所述活性摻合料由超細矽粉、矽粉以及礦粉以重量份數計按照0.93：5.12：2.27的配比混合而成；

所述高分子材料由消泡劑和纖維素以重量份數計按照0.05：0.01的配比混合而成；

所述鋼纖維混合料由端鉤型鋼釺維和鍍銅鋼纖維以重量份數計按照1.58：6.17的配比混合而成。

以上技術方案中優選的，以重量份數計其原料包含以下組分：

水泥20.6份 石英砂55份 聚羧酸減水劑粉劑0.15份

活性摻合料8份 高分子材料0.06份 U型膨脹劑2份

鋼纖維混合料8份 水7.19份；

所述石英砂由10-20目的石英砂、20-40目的石英砂、40-70目的石英砂以及70-120目的石英砂以重量份數計按照18：25：9：3的配比混合而成；

所述活性摻合料由超細矽粉、矽粉以及礦粉以重量份數計按照1：5：2的配比混合而成；

所述高分子材料由消泡劑和纖維素以重量份數計按照0.05：0.01的配比混合而成；

所述鋼纖維混合料由端鉤型鋼釺維和鍍銅鋼纖維以重量份數計按照2：5的配比混合而成。

以上技術方案中優選的，以重量份數計其原料包含以下組分：

水泥25.5份 石英砂53.5份 聚羧酸減水劑粉劑2.0份

活性摻合料6份 高分子材料0.07份 U型膨脹劑1.5份

鋼纖維混合料6份 水8.12份；

所述石英砂由10-20目的石英砂、20-40目的石英砂、40-70目的石英砂以及70-120目的石英砂以重量份數計按照18：24.5：6：5的配比混合而成；

所述活性摻合料由超細矽粉、矽粉以及礦粉以重量份數計按照1：5：2的配比混合而成；

所述高分子材料由消泡劑和纖維素以重量份數計按照0.05：0.01的配比混合而成；

所述鋼纖維混合料由端鉤型鋼釺維和鍍銅鋼纖維以重量份數計按照1：5的配比混合而成。

應用本發明的技術方案，效果具體是：採用中強度等級的水泥作為基料，原料容易獲得，且成本合理；採用10-20目、20-40目、40-70目以及70-120目的石英砂按照特定配比進行摻合，形成骨料的最佳組合；採用聚羧酸減水劑粉劑，減少減水劑的單位用量，在極小水膠比下提高強度和流動度，改善和易性；活性摻合料採用超細矽粉、矽粉以及礦粉按照特定配比組合，充分填充水泥和骨架料內的空隙，最大程度上提高混凝土的密實度；採用由消泡劑和纖維素按照特定比例組成的高分子材料，用於提高混凝土的密實性、改變混凝土的韌性以及提高混凝土在常溫下的抗折強度；採用以硫酸鋁為膨脹源的UEA型膨脹劑，防止混凝土開裂的同時產生微膨脹，以抵消混凝土幹縮性，使得混凝土具有零收縮，產生的熱量避免了後期為獲得高抗折強度和密實度而需要的高溫蒸養；本發明採用由端鉤型鋼纖維和鍍銅鋼纖維按照特定比例混合得到的鋼釺維，最大程度上提高混凝土在常溫下的抗折強度。因此，本發明採用獨特的原料組成以及獨特的配方設計，使得本發明所得混凝土具有以下特點：便於養護，具有高抗壓強度、高耐久性、高韌性，孔隙率低。

本發明的第二目的在於提供一種混凝土的生產方法，包括以下步驟：

步驟一：將水泥、石英砂、活性摻合料、U型膨脹劑以及鋼纖維混合料按配比加入強制式乾粉攪拌機中以2秒/圈的旋轉速度幹拌8-10分鐘得到幹拌合料，幹拌溫度為5-35℃；

步驟二：按照比例將聚羧酸減水劑粉劑和高分子材料溶解於水中得到混合液；將步驟一所得幹拌合料轉移至臥式雙軸攪拌機中，並將上述混合液加入臥式雙軸攪拌機中攪拌均勻，即得混凝土，其中，攪拌速度為1000-2000r/min，攪拌溫度為20-30℃。

為了達到更好的技術效果，還包括前處理步驟所述前處理步驟具體是：所述鋼纖維混合料在加入之前需要在篩分機中進行篩分，篩分時的振動頻率為120-150HZ，篩分用篩子的網格尺寸為鋼纖維直徑的1.5倍。

為了達到更好的技術效果，還包括後處理步驟，所述後處理步驟具體是：將步驟二所得混凝土在模具內以100HZ的振搗頻率進行振搗，成型後即得混凝土構件，再對混凝土構件採用塑料薄膜或土帆布進行覆蓋養護或採用5℃-35℃的水進行灑水養護。

本發明方法整體工藝精簡，工藝參數容易控制，所製得的混凝土構件便於養護，應用範圍廣泛。

除了上面所描述的目的、特徵和優點之外，本發明還有其它的目的、特徵和優點。下面將參照具體實施例，對本發明作進一步詳細的說明。

具體實施方式

以下結合具體實施例對本發明的技術方案進行詳細說明，但是本發明可以根據權利要求限定和覆蓋的多種不同方式實施。

實施例1：

一種混凝土，原料包括水泥、石英砂、聚羧酸減水劑粉劑、活性摻合料、高分子材料、U型膨脹劑、鋼纖維混合料以及水，其配比詳見表1。

所述水泥採用中材水泥有限責任公司的普通矽酸鹽水泥中強度等級為52.5的水泥。

所述石英砂由10-20目、20-40目、40-70目以及70-120目的四種石英砂混合而成，其具體配比詳見表2。

所述聚羧酸減水劑粉劑由上海三瑞高分子材料有限公司生產。

所述活性摻合料由超細矽粉、矽粉以及礦粉混合而成，其配比詳見表3，其中：所述超細矽粉為粒度大於等於1500目的超細矽粉，所述矽粉中二氧化矽的含量大於94％，所述礦粉的型號為S115。

所述高分子材料由消泡劑和纖維素混合而成，其配比見表4。消泡劑由德國AGITAN公司生產，其型號為P803；纖維素醚由泰安瑞泰纖維素有限公司生產，其粘度為400cP。

所述鋼纖維混合料由端鉤型鋼釺維和鍍銅鋼纖維混合而成，其配比詳見表5，其中，所述端鉤型鋼纖維的直徑為0.6mm，其長度為30mm，其抗拉強度大於1200MPa；所述鍍銅鋼纖維的直徑未0.18-22mm，其長度為12-13mm，其抗拉強度大於2900MPa。

其生產方法具體包括以下步驟：

前處理步驟，具體是：所述鋼纖維混合料在加入之前需要在篩分機中進行篩分，篩分時的振動頻率為120-150Hz，篩分用篩子的網格尺寸為鋼纖維直徑的1.5倍；

步驟一：將水泥、石英砂、活性摻合料、U型膨脹劑以及鋼纖維混合料按配比加入強制式乾粉攪拌機中以2秒/圈的旋轉速度幹拌8-10分鐘得到幹拌合料，幹拌溫度為5-35℃；

步驟二：按照比例將聚羧酸減水劑粉劑和高分子材料溶解於水中得到混合液；將步驟一所得幹拌合料轉移至臥式雙軸攪拌機中，並將上述混合液加入臥式雙軸攪拌機中攪拌均勻，即得混凝土(標為樣品1)，其中，攪拌速度為1000-2000r/min，攪拌溫度為20-30℃。

後處理步驟，具體是：將步驟二所得混凝土在模具內以100Hz的振搗頻率進行振搗，成型後即得混凝土構件，再對混凝土構件採用塑料薄膜或土帆布進行覆蓋養護或採用5℃-35℃的水進行灑水養護。

樣品1的性能及由樣品1製成的混凝土構件的養護方式詳見表6。

實施例2-實施例5

實施例2-實施例5的原料組成詳見表1-表5，獲得的混凝土分別標為樣品2-樣品5，各樣品的性能及由各樣品製成的混凝土構件的養護方式詳見表6。

表1實施例1-實施例5原料組分和用量統計表

表2實施例1-實施例5所採用石英砂的種類和用量統計表

表3實施例1-實施例5所採用活性摻合料的組成和用量統計表

表4實施例1-實施例5所採用高分子材料的組成和用量統計表

表5實施例1-實施例5所採用鋼纖維的組成和用量統計表

表6樣品1-樣品5、普通混凝土、RPC混凝土的性能及相應構件的養護方式統計表

應用本發明實施例1-實施例5的混凝土，具有以下效果：

(1)本發明混凝土的抗壓強度達到94MPa-125MPa，抗折強度達到26MPa-45MPa，抗折強度與抗壓強度比值在0.277-0.375之間，韌性明顯高於普通混凝土(普通混凝土韌性為0.1)，也優於RPC混凝土(其韌性約為0.19)。

(2)本發明混凝土的抗滲能力強，抗滲透等級達S10-S14，遠高於普通混凝土(其抗滲透等級為S4)；幹縮性為0-0.5，也明顯優於普通混凝土，而略弱於RPC混凝土。

(3)本發明混凝土的通過調整膨脹劑的比例以及增加高分子材料(如樣品1-樣品5)，成型後無收縮、不開裂，可進行常溫養護，養護方便。

(4)本發明採用兩種鋼纖維按照特定比例混合，採用震動頻率為120-150HZ、篩子網格尺寸為鋼纖維直徑的1.5倍的震動篩解決混凝土生產過程中容易結團的問題，流動性達到450-600mm，明顯優於普通混凝土和RPC混凝土。

以上所述僅為本發明的優選實施例而已，並不用於限制本發明，對於本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。